Ученые КБГУ и Института ядерных исследований РАН применяют 3D-печать в нейтринных детекторах

Сотрудники совместной лаборатории «Астрофизика и физика космических лучей» Кабардино-Балкарского государственного университета имени Х. М. Бербекова и Института ядерных исследований Российской академии наук исследуют применение 3D-печати в создании элементов детекторов для экспериментов по безнейтринному двойному бета-распаду.

Современные аддитивные технологии открывают новые возможности в производстве деталей для научных экспериментов, требующих экстремально низких уровней фонового излучения. Использование технологий 3D-печати позволяет избегать механической обработки изготавливаемых деталей, что предотвращает потенциальное дополнительное загрязнение элементов в процессе производства. Это сокращает не только длительность изготовления, но и количество этапов финальной очистки деталей перед монтажом детекторов, сообщает пресс-служба КБГУ.

Современные 3D-принтеры представляют собой компактные устройства, которые можно размещать в чистых комнатах с соблюдением всех требований, включая строгий контроль доступа. При использовании специализированного 3D-принтера исключительно для изготовления деталей конкретного эксперимента возможность внесения загрязнений на этапе производства сводится к минимуму.

«Применение 3D-печати в экспериментах по поиску безнейтринного двойного бета-распада — это перспективное направление. Важным преимуществом 3D-печати является возможность создавать конструкционные элементы любой допустимой сложности при сохранении необходимой механической прочности, а также изготавливать детали с минимальным количеством используемого вещества и высокой радиационной чистотой, что критически важно для наших экспериментов», — рассказал ученые.

Особый интерес вызывает полиэтилентерефталатгликоль (ПЭТГ, PETG), демонстрирующий исключительно низкий уровень радиоактивных примесей — даже ниже, чем у доступного на рынке оптического кварца. Этот материал сочетает высокую прочность и гибкость с устойчивостью к расслоению и деформациям при 3D-печати, а также обладает замечательной стойкостью к воздействию растворителей и ультрафиолетового излучения.

Исследователи изготовили опытную сцинтилляционную ячейку малого объема из белого ПЭТГ. В ходе работы особое внимание уделялось трем ключевым аспектам — исследованию стойкости материала к воздействию растворителя ЛАБ, являющегося основой будущего сцинтиллятора, оценке способности стенок ячейки отражать сцинтилляционный свет, возможностям изготовления элементов сложной геометрической формы.

В ходе исследований уже создан и успешно протестирован прототип сцинтилляционного детектора с напечатанным на 3D-принтере корпусом. Испытания с использованием радиоактивных источников цезия-137 и кобальта-60, а также продолжительные измерения фона подтвердили стабильность работы устройства и соответствие строгим требованиям низкофоновых экспериментов.

Разработанная технология открывает новые перспективы не только для исследований безнейтринного двойного бета-распада, но и для других направлений ядерной физики, где требуются детекторы с исключительной радиационной чистотой.

Доклад научной команды опубликован в журнале Physics of Atomic Nuclei.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.